将 模拟电路部分作为附录时-----温度检测与报警系统

1、 PCB 制图 17附录三附录三 温度检测与报警系统温度检测与报警系统 一、设计要求一、设计要求1.11.1 设计内容设计内容 设计一个温度检测报警系统1.21.2 设计要求设计要求 检测温度范围为 0c100 c，采用箔电阻、精密电阻及电位器组成测量电桥作为温度传感器； 可设定报警温度上限值 0c100 c，我们选的是超过 60 摄氏度的时候报警； 当检测温度超过设定上限值时，发出蜂鸣器报警声，要求报警声喃喃间断发声，频率约 1Hz；1.31.3 设计目设计目的的 1.通过该实验提高自身的实验素养，实验操作、设计、分析能力，学会将理论运用到实践当中，学会实验调试过程的分析和处理。 2.设计并

2、完成一个可以达到相应设计要求的温度检测报警系统。 3.学会电压源制作。 4.学会滤波，报警电路设计。 5.掌握 KIA324、lm324、lm78、lm79 系列等芯片的使用方法。 6.掌握通过一个放大器设计方波发生电路。 7.掌握反馈放大电路的计算与实际运用。 8.掌握比较器电路运用与设计。 9.学会动手焊接一个美观、各项功能达到要求的电路。1.41.4 总体方案设计总体方案设计根据设计要求可以将该温度检测系统分为 4 个模块，分别为温度检测与放大，滤波，方波发生及报警电路。由于电源部分是单独存在的，故系统除电源外整体设计框架如附图 1.1。 PCB 制图 18附图 1.1 设计框架温度检测

3、放大方波发生电路滤波报警电路 PCB 制图 19二、电路组成及其工作原理二、电路组成及其工作原理2.1 温度采集和放大温度采集和放大 通过调节滑动变阻器来调节不同阻值使其转化成不同的电信号，而这个信号是一个相对较小和变化相对缓慢的信号，此时就需要一个对该信号放大的电路，考虑到有一定的干扰信号，而又要避免对干扰信号的放大，所以我们将采取差分放大电路。仿真图如附图 2.1.附图2.1 温度采集与放大2. 2报警控制报警控制该电路图左边部分是方波发生电路，右边部分是蜂鸣器控制报警电路。当方波发生器输出高电平时，三极管饱和导通，蜂鸣器获得电工作发出鸣响，当方波发生器输出低电平时三极管截止，蜂鸣器失电，

4、停止工作。这就是为什么我们听到的是滴答滴答的报警声。方波发生电路及报警电路仿真图如图附图 2.2 方波发生电路及报警电路 PCB 制图 20三、三、整整体体电电路路 调试调试3.1 电路的安装电路的安装为了验证系统的合理性和可行性,需要对系统进行组装调试。本次课设分了四个模块，有电源电路、温度检测放大电路、滤波电路、方波发生电路和蜂鸣器驱动报警电路。大家一起合作完成了四个模块的组装调试，最后一起进行了整个系统的调试。3.2调试调试按照系统图连接好实物图，分别按以下步骤调试,使用示波器、万用表等仪器进行调试 1.将电源部分实物图焊接好后测得相应数据如下附表 3.1 芯片测量数据表芯片型号Ui/v

5、Uo/v。Lm7812161012.10Lm7912-16.25-12.18Lm780512.105.00后在三芯片分别接入 10K 电阻后测得的各项输入输出电压几乎不变。 2.微调 R16，直到基准电压 U2d 的值为 5V（我们设计的报警电压） 。 3.电压源与其他设计电路连通后，把代替 PT100 的 200 的电位器调至 100 （PT100 对应的温度为 0 摄氏度） ，然后再微调 R3 直到 U1c 的电压值为零。 4将替换电位器再调至 123.24（PT100 对应的温度为 60 摄氏度，即我们设计 报警的上限报警温度） 。微调 R5，再报警的一瞬间马上停止。 PCB 制图 21

6、 5.重复 3、4 步直到电位器 100 时 U1c=0,电位器为 123.24 时 U1c=5V。 6.经过反复测量调试的出以下表格附表 3.2 Pt100 测试数据表pt100/R3/U1c/VU2d/VU2c/V是否报警100.10100-0.01510.48否1151003.29510.48否123.31005.015-11.96是15010010.425.01-11.96是由“第三章温度采集放大”的计算介绍中可知： U1c=10(U1b-U1a)经过测压得到以下数据：（PT100 为 123.3）U1b=0.91V U1a=0.3V U1c=5.01V 通过数据得到放大倍数 A=8.

7、23 7.PT100 为 150 时，用示波器分别查看了 U2a 端与 U2c 端的波形、幅值、频率。 PCB 制图 22四、设计小结与展望四、设计小结与展望 经过查询资料、方案设计、仿真测试、选用器材、焊接调试、连接电路的一系列过程，运用低频模拟电子技术，实现了温度检测报警功能. 通过本次温度检测报警系统的设计，将目前学到的各低频知识点融合到一起形成一个简单的系统，虽然该系统实用性可能并不好，但是通过系统设计可以检验到自己的知识点掌握的怎么样。在设计的过程中我们用了自己的理论知识去分析和计算电路图，将所学的知识运用到现实当中去了。从这次课设中总结的结论是，在各知识点学习中考虑的都是理论状态下

8、的情况，而理论和实际总是会含有一定偏差，我们不可能把实际当中各外界情况都考虑进去，只有通过不断地去调试，理论与实际结合才能把系统顺利完成。该系统的设计日让我们深刻理解了团队合作的重要性，只有各个模块设计合理并且实现预期结果时，整体系统才能达到预期的结果。同时在调试中也需要互相合作才能共同发现和解决实验中遇到的问题。在这次的系统设计中，对一些测试硬件、Multiuse 软件及其使用有了更深刻的认识。比如说，我在实验中，知道是怎么样滤波，怎样使用采样和分析，另外，用文档形式写报告，是我们以前从来没有尝试过的。可以说，做这次的测试技术实验，我们学生自己的能力得到了充分的发挥，跟以往那些充满条条框框的

9、实验是不同的。对于实际情况中该系统实用性可能并不好，该电路运用的一些元器件和芯片性能都不怎么好，还是处在低端水平，不过相信通过后续课程的学习，对该系统一定会慢慢用更好的器件代替其中的一些模块，最终达到实用性也好。在这个电器逐步普遍化的时代，温度检测报警系统已经得到了很好的发展,相信该系统一定会有很好的发展前景，只要不断更新该技术，一定会有一片大好的发展前景。 PCB 制图 23五、电路原理图五、电路原理图 电路原理图如图附图 5.1 PCB 制图 24附图 5.1 设计原理图 六、六、芯片介绍芯片介绍 PCB 制图 25 1.78 和 79 系列集成稳压芯片资料（输出为固定电压值）LM7805

10、 LM7812 LM7912附图 6.1 三种稳压芯片的管脚图 LM7805、LM7812、LM7912 如附图 6.1 所示分别为三种稳压芯片 LM7805、LM7812 和 LM7912 的管脚图。将稳压芯片正面对着自己，管脚在下，圆孔端在上，左中右分别是123 脚。LM7805 输入端接 6VDC，输出的是 5VDC；LM7812 输入端接 12-14VDC，输出的是12VDC；LM7912 输入端接 12-14VDC，输出的是 -12VDC。 2.LM324 资料 LM324 系列器件带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以

11、工作在低到 3.0 伏或者高到32 伏的电源下，静态电流为 MC1741 的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器可用图 1 所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中“+”、 “-”为两个信号输入端，“V+”、 “V-”为正、负电源端， “Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。Lm324 图形如附图 6.3 PCB 制图 26附图 6.3 LM324 图像PT100 资料 它

12、的工业原理：当 PT100 在 0 摄氏度的时候他的阻值为 100 欧姆，它的阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长，如附图 6.4。所示但他们之间的关系并不是简单的正比的关系，而更应该趋近于一条抛物线，其实物图如附图 5 所示。 铂电阻的阻值随温度的变化而变化的计算公式：-200t0 Rt=R01+At+Bt+C(t-100)t （1）0t850 Rt=R0（1+At+Bt2） （2） Rt 为 t时的电阻值，R0 为 0时的阻值。公式中的 A,B,系数为实验测定。这里给出标准的 系数：A=3.90802*10-3；B=-5.802*10-7； C=-4.27350*10-12。附图 6.4

13、PT100 R-T 图 PCB 制图 27附图 6.5 PT100 实物图七、元件清单七、元件清单序号名称数量规格1电阻151K2电阻810K3电阻25.1K4电阻71K5电位器110K6电位器12K7电位器12008三极管1IN90139稳压管210二极管5IN400711发光二极管112电容22200UF13电容2100Uf14电容110UF15电容23.3UF16稳压管1IM791217稳压管1IM781218稳压管1IM780519蜂鸣器120运算发大器2KIA32421温敏电阻1PT10022变压器1 PCB 制图 28参考文献参考文献1.华成英.模拟电子技术基本教程. 北京:清华大

14、学出版社,20062.邱关源,罗先觉.电路.5 版. 北京:高等教育出版社,20063.邓谦,刘清平,张琦,黄丽贞.电子技术实践 2低频电子线路实验指导 书南昌航空大学信息工程学院电子实验实践中心(自编)4.谢自美.电子线路综合设计(第一版) M.武汉:华中科技大学出版社， 20065.沈小丰,余琼蓉.电子线路实验模拟电路基础M.北京:上清华大学版 社，20066.童诗白.模拟电子技术基础（第五版）M.北京：高等教育出版社，20057.陈国华，陈红英. 应用电子技术专业大型实验的实践J. 实验室研究与探 索,1996,(04)8.伍学珍. 模拟电子技术理论教学、仿真实验平台与实习三者的互动J.

15、 阳 电力高等专科学校学报, 2001,(02) . PCB 制图 29附录四 PCB 制图附图 4.1 pcb 板图 PCB 制图 30PCB 原理图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:4-Jul-2011 Sheet of File:G:作作作作作作作作作作作作作12.ddbDrawn By:CLR14UP5DWN4LD11CO12BO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD7U174LS192CLR14UP5DWN4LD11CO12BO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD7U774LS192BI/RBO4RBI

16、5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g14U274LS48BI/RBO4RBI5LT3A7B1C2D6a13b12c11d10e9f15g14U874LS481234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS1AM BERCC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS2AM BERCCTRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGNDU3NE55512U6A74LS04121312U5A74LS11123U4A74LS00456U4B74LS00R21KVCCS1SW SPDTR510KR610kVCC

17、R115KR468KC10.1uf+C210ufVCCVCCS3SW SPSTS2SW SPDTR310KVCCD1LEDVCCC6104Q1C41000uF/25VC52200uF/16VC3104VIN1GND2VOUT3U97805VCCC7100uF/16VC8104AC10V1AC10V212J1CON2AC10V1AC10V2W08附图 4.2 pcb 制版原理图 PCB 制图 31PCB 制图说明1、根据给出的电路图用 Protel 软件画出原理图要求： 修改并适当调整元件位置，确保电路原理图的正确、美观及易读。二、设计合适尺寸的 PCB 边框，并画出 PCB 板图要求：1.学生绘制 PCB 板图后,需交指导老师审查。2.学生凭有指导老